NMNH forstærker NAD+ kraftigt og undertrykker glykolyse, TCA-cyklussen og cellevækst

NAD+ er essentiel for biologiske processer som stofskifte og DNA-reparation, og dets tilbagegang er forbundet med aldersrelaterede sygdomme. Tilskud med NAD+-forstadier, såsom nikotinamidribosid (NR) og nicotinamidmononukleotid (NMN), har vist sig at øge cellulære NAD+-niveauer og give sundhedsmæssige fordele. Nylige studier antyder, at den reducerede form af NR, NRH, er en bedre NAD+-booster end NR eller NMN og kan øge modstanden mod celledød forårsaget af genotoksiner. Derudover er NRH oralt tilgængeligt og har vist sig at forhindre akut nyreskade hos mus. Derfor undersøgte forskerne, om den reducerede form af NMN(NMNH) kan øge cellulære NAD+-niveauer og regulere biologiske processer.

NMNH øgede cellulære NAD+-niveauer både in vitro og in vivo

Forskerne udførte NMNH (100 μM) behandling og fandt, at niveauet af cellulær NAD+ blev øget med 5 gange i HepG2-celler, mens 100 μM NMN kun let øgede niveauet af NAD+, som bestemt ved massespektrometri. (Som vist på figur 1-A)
Forfatteren behandlede C57BL/6J hanmus med 340 mg/kg NMN eller NMNH via intraperitoneal injektion og målte leverens NAD+-koncentrationer ved massespektrometri. Den viste, at leverniveauet af NAD+ var fire gange højere hos NMNH-behandlede mus end hos PBS-behandlede mus (som vist på figur 1-C). Derudover var leverniveauet NAD+ hos NMNH-behandlede mus 1,5 gange højere end hos NMN-behandlede mus.

Figur 1

Eksperimentresultaterne viste, at NMNH er en effektiv NAD+-forstærker og er en mere potent in vivo NAD+-forstærker end NMN.
Men under behandling af C57BL/6J hanmus med 50, 100, 500 eller 1000 mg/kg NMNH via intraperitoneal injektion hver anden dag i en uge fandt de, at serumniveauerne af alaninaminotransferase (ALT) og aspartataminotransferase (AST) ikke var forhøjede (som vist på figur 2), hvilket antydede, at NMNH ikke var levertoksisk ved høj dosis.
Den viste, at NMNH-behandling øgede indholdet af NAD+ i muselever på en dosisafhængig måde, og 1000 mg/kg NMNH-behandling øgede niveauet af NAD+ i museleveren.

Figur 2

NMNH hæmmede glykolyse og TCA-cyklussen

Forfatteren udforsker NMNH-transformationsrutinen til NAD+ som vist på figur 3.

Figur 3

Og ifølge eksperimentets resultat var NADH-niveauerne 2,5 gange højere i NMNH-behandlede HepG2-celler end i ubehandlede og NMN-behandlede celler. Figur 4 viste også, at 340 mg/kg NMNH-behandling forøgede NADH-niveauet med 3 gange i museleveren, mens 340 mg/kg NMN-behandling øgede NADH-niveauet med 1,7 gange.

Figur 4

Dog afslørede NMN-behandlingen tydelig regulering af glykolyse og TCA-cyklussen. NMN inducerede kun et mildt fald af 2PG/3PG og PEP i glykolyse (Figur 3E) og næsten ingen observerbar reduktion af TCA-cyklussen i celler (Figur 3F). Disse resultater antydede, at NMNH forårsager en meget betydelig undertrykkelse af glykolysen og TCA-cyklussen, mens NMN også hæmmede glykolysen, men i langt mildere grad.

Figur 5

NMNH undertrykt cellevækst

Dataafhængig kvantitativ proteomisk analyse blev udført for at identificere differensuelt udtrykte proteiner (DEP'er) af HepG2 under 1 mM NMNH-behandling i 12 timer.  Og for yderligere at undersøge NMNH's effekter på cellevækst behandlede forskerne 786-O-celler med forskellige koncentrationer af NMNH. 786-O-celler, afledt fra en patient med klarcellet nyrecellekarcinom, udviser en typisk Warburg-fænotype, og deres vækst afhænger af glykolyse.

Figur 6

Den viste, at NMNH hæmmede cellevækst i 786-O-celler ved 50μM, mens 250 μM NMNH var nødvendig for effektivt at hæmme cellevækst i HK-2-celler (som vist i figur 6), som var en udødeliggjort proximal tubuli-epitelcellelinje fra en normal voksen menneskenyre.

Konklusion

NAD+-forstadier i reduceret form (NMNH og NRH) er bedre NAD+-forstærkere end de tilsvarende i oxideret form både in vitro og in vivo. I mellemtiden bekræftede vi, at langvarig administration af NMNH er sikkert for mus.NMNH øgede effektivt cellulært NAD+-indhold, og denne proces var hovedsageligt afhængig af NMNAT. NMNH er en potent NAD+-forstærker in vitro og in vivo. NMNH øgede også markant cellulære NADH-niveauer, undertrykte glykometabolismen og hæmmede cellevækst.

Reference: Liu, Y., Luo C., etal, reduceret nicotinamidmononukleotid (NMNH) forstærker potentt NAD+ og undertrykker glykolyse, TCA-cyklussen og cellevækst, Promote Research, 2021